DE102013201658A1 - Stator for electric machine for drive of motor car, has coils located between front ends of cylindrical stator body and freed from molded bodies that are arranged on front ends and comprising coil heads insulated from each other - Google Patents

Stator for electric machine for drive of motor car, has coils located between front ends of cylindrical stator body and freed from molded bodies that are arranged on front ends and comprising coil heads insulated from each other Download PDF

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Abstract

The stator (1) has multiple stator grooves formed in a cylindrical stator body (2). Each of multiple coils (4) comprises a coil head (5) at a front end (3) and another front end of the stator body, where the latter front end is opposite to the former front end. The coil heads are drawn into the stator grooves. Multiple molded bodies (7) are arranged on the front ends of the stator body. The coil heads are insulated from each other by insertion of the coil heads into the molded bodies. The coils are located between the front ends of the stator body and freed from the molded bodies. An independent claim is also included for a method for manufacturing a stator for an electric machine.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung des Stators. Die elektrische Maschine wird vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet. Dabei wird die elektrische Maschine insbesondere zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet.The present invention relates to a stator for an electric machine and a method for manufacturing the stator. The electric machine is preferably used in a motor vehicle. In this case, the electric machine is used in particular for driving the motor vehicle.

Elektrische Maschinen weisen in der Regel einen Stator und einen in dem Stator rotierenden Rotor auf. Der Stator umfasst einen zylindrischen Statorkörper mit mehreren Statornuten. In den Statornuten befinden sich mehrere Spulen. An den beiden Stirnseiten des zylindrischen Statorkörpers sind die Spulen zu Spulenköpfen geformt. Die Spulenköpfe müssen gegenüber dem Statorkörper und gegenüber benachbarten Spulenköpfen isoliert werden. Dies erfolgt in der Regel durch manuelles Einsetzen von Isolationspapier an den Spulenköpfen.Electrical machines typically include a stator and a rotor rotating in the stator. The stator comprises a cylindrical stator body with a plurality of stator slots. There are several coils in the stator slots. At the two end faces of the cylindrical stator body, the coils are formed into coil ends. The coil ends must be isolated from the stator body and from adjacent coil ends. This is usually done by manually inserting insulation paper on the coil ends.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Stator für eine elektrische Maschine anzugeben, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage betriebssicher und effizient funktioniert. Des Weiteren umfasst die Aufgabe vorliegender Erfindung das Angeben eines Verfahrens zur Herstellung des Stators.It is an object of the present invention to provide a stator for an electrical machine, which works reliably and efficiently at low cost production and assembly. Furthermore, the object of the present invention includes specifying a method for manufacturing the stator.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.The object is achieved by the features of the independent claims. The dependent claims each have advantageous developments of the invention the subject.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator weist einen zylindrischen Statorkörper, insbesondere aus Metall, auf. In dem Statorkörper sind mehrere Statornuten ausgebildet. Des Weiteren sind an dem zylindrischen Statorkörper zwei gegenüberliegende Stirnseiten definiert. Die Statornuten erstrecken sich jeweils in Längsrichtung zwischen den beiden Stirnseiten. In die Statornuten sind mehrere Spulen eingezogen. Man spricht hier von ”eingezogen”, da die Spulen außerhalb des Statorkörpers gebildet sind und erst nachträglich, im fertig gewickelten Zustand in die Statornuten eingezogen sind. Jede Spule weist an der ersten Stirnseite und an der zweiten Stirnseite jeweils einen Spulenkopf auf. Die Spulenköpfe sitzen jeweils in einem Formkörper. Die Formkörper befinden sich somit an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers. Die Formkörper dienen zur Isolation der einzelnen Spulenköpfe. Die Formkörper auf der ersten Stirnseite des Statorkörpers sind nicht mit den Formkörpern auf der gegenüberliegenden, zweiten Stirnseite des Statorkörpers verbunden. Dadurch liegen die Spulen zwischen den beiden Stirnseiten frei von den Formkörpern. In diesem freiliegenden Bereich werden nicht die Formkörper, sondern eine andere Methode zur Isolation der Spulen verwendet.Thus, the object is achieved by a stator for an electric machine. The stator has a cylindrical stator body, in particular made of metal. In the stator body a plurality of stator slots are formed. Furthermore, two opposite end faces are defined on the cylindrical stator body. The stator slots each extend in the longitudinal direction between the two end faces. In the Statornuten several coils are fed. This is referred to as "drawn in", since the coils are formed outside the stator body and are subsequently retracted into the stator slots in the finished wound state. Each coil has on the first end side and on the second end face in each case a coil head. The coil heads each sit in a shaped body. The moldings are thus located on the two end faces of the stator body. The moldings serve to insulate the individual coil heads. The shaped bodies on the first end face of the stator body are not connected to the shaped bodies on the opposite, second end face of the stator body. As a result, the coils between the two end faces are free of the moldings. In this exposed area not the moldings, but another method for insulating the coils are used.

Vorteil vorliegender Erfindung ist in erster Linie, dass die Spulen außerhalb des Statorkörpers direkt auf die Formkörper gewickelt werden können. Die Formkörper verbleiben an den Spulen und werden zusammen mit den Spulen in den Statorkörper eingesetzt bzw. eingezogen. Dadurch ist zum einen die sichere Isolation der Spulenköpfe und zum anderen eine definierte geometrische Form der Spulenköpfe gegeben.Advantage of the present invention is primarily that the coils can be wound directly outside the stator body on the moldings. The shaped bodies remain on the coils and are inserted or retracted together with the coils in the stator. As a result, on the one hand the secure insulation of the coil heads and on the other hand given a defined geometric shape of the coil heads.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass pro Spulenkopf ein eigener Formkörper verwendet wird. Pro Spule gibt es somit einen Formkörper an der ersten Stirnseite und einen Formkörper an der zweiten Stirnseite des Statorkörpers. Dadurch können die einzelnen Spulen unabhängig voneinander gewickelt und auch unabhängig voneinander in den Statorkörper eingezogen werden.It is preferably provided that a separate molded body is used per coil head. There is thus a shaped body on the first end face per coil and a shaped body on the second end face of the stator body. As a result, the individual coils can be wound independently of one another and also be drawn into the stator body independently of one another.

Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass die Formkörper untereinander nicht verbunden sind. Ferner sind die Formkörper bevorzugt jeweils einstückig gefertigt. Insbesondere bietet sich hier ein Spritzgussverfahren aus Kunststoff zur Herstellung der Formkörper an. Auch durch diese Ausgestaltung vereinfacht sich das Einziehen der einzelnen Spulen in den Statorkörper.In addition, it is preferably provided that the moldings are not connected to each other. Furthermore, the shaped bodies are preferably each made in one piece. In particular, here offers an injection molding of plastic for the production of moldings. This embodiment also simplifies the insertion of the individual coils into the stator body.

Zur definierten Formgebung und zur Isolation der Spulenköpfe weisen die Formkörper bevorzugt jeweils einen Boden auf. Von diesem Boden stehen zwei voneinander beabstandete Seitenwände ab. Der Spulenkopf liegt somit in dem Formkörper und ist von drei Seiten, nämlich dem Boden und den beiden Seitenwänden, abgedeckt.For defined shaping and for insulating the coil heads, the shaped bodies preferably each have a bottom. From this floor are two spaced apart side walls. The bobbin head thus lies in the molding and is covered from three sides, namely the bottom and the two side walls.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Formkörper jeweils bogenförmig ausgestaltet sind. Die Bogenform beschreibt, dass der Formkörper einen ersten Anteil aufweist, der sich zwischen zwei Statornuten erstreckt. Des Weiteren weist der Formkörper an seinen Enden jeweils einen zweiten Anteil auf. Diese zweiten Anteile sind zum ersten Anteil abgewinkelt und bilden somit einen fließenden Übergang zwischen den Statornuten und dem ersten Anteil des Formkörpers.Furthermore, it is preferably provided that the moldings are each designed arcuate. The arcuate shape describes that the shaped body has a first portion which extends between two stator slots. Furthermore, the shaped body has a second portion at its ends. These second portions are angled to the first portion and thus form a smooth transition between the stator and the first portion of the molding.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung des Stators für die elektrische Maschine. Bei dem Verfahren werden zunächst mehrere Spulen mit jeweils zwei Spulenköpfen bereitgestellt. Die Spulenköpfe befinden sich dabei jeweils in einem Formkörper. Zwischen den beiden Formkörpern liegt die Spule jeweils frei. Dieser freiliegende Bereich wird im Laufe des Verfahrens in die Statornuten eingezogen. Im nächsten Verfahrensschritt erfolgt dieses Einziehen der Spulen in die Statornuten des zylindrischen Statorkörpers. Dabei werden die Spulen so angeordnet, dass die Formkörper an den Stirnseiten des Statorkörpers zu liegen kommen.The invention further includes a method for manufacturing the stator for the electric machine. In the method, first several coils are provided with two coil ends. The coil heads are each located in a molding. Between the two moldings, the coil is each free. This exposed area is drawn into the stator slots during the process. In the next process step, this feeding of the coils takes place in the stator of the cylindrical stator body. The coils are arranged so that the moldings come to rest on the end faces of the stator.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Stators beschriebenen Unteransprüche und vorteilhaften Ausgestaltungen finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren.The subclaims and advantageous embodiments described within the scope of the stator according to the invention find correspondingly advantageous application to the method according to the invention.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zum Einziehen der Spulen in die Statornuten an einem der Formkörper gezogen wird. Die Kraft zum Einziehen setzt somit nicht direkt an der Spule, sondern am Formkörper an. Dies hat eine optimale Kraftanleitung in die Spule beim Einziehen zur Folge.Furthermore, it is preferably provided that is pulled to retract the coils in the stator at one of the moldings. The force to pull in thus does not directly on the coil, but on the molding. This results in optimal force guidance into the coil as it is pulled in.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass nach dem Einziehen der Spulen die Spulenköpfe beispielsweise durch Pressen oder Drücken geformt werden. Insbesondere ist es dabei möglich, die Spulenköpfe zu verdichten und/oder die Spulenköpfe samt dem Formkörper bezüglich des Statorkörpers auszurichten. Ein Vorteil bei Verwendung des Formkörpers ist, dass die grobe geometrische Form der Spulenköpfe bereits durch das Wickeln in den Formkörper vorgegeben ist. Das nachträgliche Formen kann dadurch auch entfallen bzw. muss nur in geringem Umfang geformt werden.Furthermore, it is preferably provided that after retraction of the coils, the coil heads are formed for example by pressing or pressing. In particular, it is possible to compress the coil heads and / or align the coil heads together with the molded body with respect to the stator body. An advantage of using the molded body is that the coarse geometric shape of the coil heads is already predetermined by the winding in the molding. The subsequent forms can also be omitted or only has to be formed to a small extent.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 a detail of a stator according to the invention according to an embodiment,

2 einen Formkörper des erfindungsgemäßen Stators gemäß dem Ausführungsbeispiel, und 2 a shaped body of the stator according to the invention according to the embodiment, and

3 einen Schnitt durch eine gewickelte Spule für den erfindungsgemäßen Stator gemäß dem Ausführungsbeispiel. 3 a section through a wound coil for the stator according to the invention according to the embodiment.

Im Folgenden wird anhand der 1 bis 3 ein erfindungsgemäßer Stator 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel sowie das zugehörige Verfahren zur Herstellung des Stators 1 beschrieben.The following is based on the 1 to 3 a stator according to the invention 1 according to an embodiment and the associated method for producing the stator 1 described.

1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt des Stators 1. Der Stator 1 umfasst einen zylindrischen Statorkörper 2. In 1 ist lediglich eine erste Stirnseite 3 des Statorkörpers 2 dargestellt. 1 shows a schematic highly simplified representation of a section of the stator 1 , The stator 1 comprises a cylindrical stator body 2 , In 1 is only a first end face 3 of the stator body 2 shown.

In Statornuten des Statorkörpers 2 sind mehrere Spulen 4 eingezogen. Der Übersichtlichkeit halber zeigt 1 lediglich eine der Spulen 4. Die Spulen 4 weisen an den Stirnseiten 3 des Statorkörpers 2 jeweils einen Spulenkopf 5 auf. Der Spulenkopf 5 ist in einen eigenen Formkörper 7 eingesetzt. Der Formkörper ist ein spritzgegossenes Kunststoffteil. Zwischen den Stirnseiten 3, also zwischen zwei gegenüberliegenden Formkörpern 7, befindet sich ein freiliegender Bereich 6 der Spule 4. In diesem freiliegenden Bereich 6 liegt die Spule 4 frei von den Formkörpern 7 und ist in die Statornuten eingesetzt. Der freiliegende Bereich 6 wird durch eine andere Methode, beispielsweise Isolationspapier, isoliert.In stator slots of the stator body 2 are several coils 4 moved in. For the sake of clarity shows 1 only one of the coils 4 , The spools 4 show at the front sides 3 of the stator body 2 one coil head each 5 on. The coil head 5 is in a separate molding 7 used. The molded body is an injection-molded plastic part. Between the front sides 3 , ie between two opposite moldings 7 , is an exposed area 6 the coil 4 , In this exposed area 6 lies the coil 4 free from the moldings 7 and is inserted in the stator slots. The exposed area 6 is isolated by another method, for example insulation paper.

2 zeigt im Detail den Formkörper 7. Der Formkörper 7 weist einen Boden und zwei voneinander beabstandete Seitenwände 9 auf. Die Seitenwände 9 stehen vom Boden 8 ab. Der Formkörper 7 unterteilt sich in einen mittigen ersten Anteil 10 und zwei seitliche zweite Anteile 11. Der erste Anteil 10 geht in die zweiten Anteile 11 über. Der erste Anteil 10 steht im Wesentlichen parallel zur Stirnseite 3 und senkrecht zu den Statornuten. Der Formkörper 7 ist bogenförmig ausgebildet, wodurch die zweiten Anteile 11 einen fließenden Übergang vom ersten Anteil 10 zu den Statornuten hin bilden. Dementsprechend sind an den Enden der zweiten Anteile 11 Öffnungen 12 ausgebildet. Diese Öffnungen 12 fluchten mit den Statornuten. 2 shows in detail the molding 7 , The molded body 7 has a bottom and two spaced sidewalls 9 on. The side walls 9 stand off the ground 8th from. The molded body 7 is divided into a central first portion 10 and two lateral second portions 11 , The first share 10 goes into the second parts 11 above. The first share 10 is essentially parallel to the front side 3 and perpendicular to the stator slots. The molded body 7 is arcuate, whereby the second portions 11 a smooth transition from the first part 10 form towards the stator slots. Accordingly, at the ends of the second portions 11 openings 12 educated. These openings 12 aligned with the stator grooves.

3 zeigt einen Schnitt durch eine fertig gewickelte Spule 4 mit zwei Spulenköpfen 5 und jeweils einem Formkörper 7 an einem der Spulenköpfe 5. Die Spulen 4 werden außerhalb des Statorkörpers 2 direkt auf die Formkörper 7 gewickelt. Dadurch ist die geometrische Form der Spulenköpfe 5 und auch die spätere Isolation der Spulenköpfe 5 bereits vor dem Einziehen in den Statorkörper 2 gegeben. Zwischen den beiden Spulenköpfen 5 befindet sich der freiliegende Bereich der Spule 4, welcher im fertigen Stator 1 in den Statornuten sitzt. 3 shows a section through a finished wound coil 4 with two coil ends 5 and in each case a shaped body 7 on one of the coil heads 5 , The spools 4 be outside of the stator body 2 directly on the moldings 7 wound. This is the geometric shape of the coil heads 5 and also the later isolation of the coil heads 5 already before pulling into the stator body 2 given. Between the two coil heads 5 is the exposed area of the coil 4 , which in the finished stator 1 sitting in the stator grooves.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Statorstator
22
Statorkörperstator
33
Erste StirnseiteFirst front page
44
SpuleKitchen sink
55
Spulenkopfcoil head
66
Freiliegender BereichOpen area
77
Formkörpermoldings
88th
Bodenground
99
Seitenwändeside walls
1010
Erster AnteilFirst share
1111
Zweiter AnteilSecond share
1212
Öffnungopening

Claims (10)

Stator (1) für eine elektrische Maschine, umfassend – einen zylindrischen Statorkörper (2) mit einer ersten Stirnseite (3) und einer der ersten Stirnseite (3) gegenüberliegenden zweiten Stirnseiten, – mehreren in dem Statorkörper (2) ausgebildete Statornuten, – mehrere in die Statornuten eingezogene Spulen (4), wobei jede Spule (4) an der ersten Stirnseite (3) und an der zweiten Stirnseite jeweils einen Spulenkopf (5) aufweist, – mehrere Formkörper (7) auf der ersten Stirnseite und mehrere Formkörper (7) auf der zweiten Stirnseite, – wobei die Spulenköpfe (5) durch Einsetzen in die Formkörper (7) voneinander isoliert sind, und wobei die Spulen (4) zwischen den beiden Stirnseiten frei von den Formkörpern (7) liegen.Stator ( 1 ) for an electrical machine, comprising - a cylindrical stator body ( 2 ) with a first end face ( 3 ) and one of the first end face ( 3 ) opposite second end faces, - more in the stator body ( 2 ) formed stator slots, - several inducted into the stator slots coils ( 4 ), each coil ( 4 ) at the first end face ( 3 ) and on the second end face in each case a coil head ( 5 ), - a plurality of shaped bodies ( 7 ) on the first end face and a plurality of shaped bodies ( 7 ) on the second end face, - wherein the coil heads ( 5 ) by insertion into the moldings ( 7 ) are isolated from each other, and wherein the coils ( 4 ) between the two end faces free from the moldings ( 7 ) lie. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass pro Spulenkopf (5) ein eigener Formkörper (7) angeordnet ist.Stator according to claim 1, characterized in that per coil head ( 5 ) a separate molded body ( 7 ) is arranged. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (7) untereinander nicht verbunden sind.Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the shaped bodies ( 7 ) are not connected to each other. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Formkörper (7) einstückig, vorzugsweise als Spritzgussteile, gefertigt sind.Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the individual shaped bodies ( 7 ) are made in one piece, preferably as injection-molded parts. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (7) jeweils einen Boden (8) und zwei voneinander beabstandete und vom Boden (8) abstehende Seitenwände (9) umfassen.Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the shaped bodies ( 7 ) one floor each ( 8th ) and two spaced apart and from the ground ( 8th ) projecting side walls ( 9 ). Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkörper (7) jeweils bogenförmig ausgebildet sind, wobei die zwei Enden des jeweiligen Formkörper (7) zu einer Statornut hin gebogen sind.Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the shaped bodies ( 7 ) are each arc-shaped, wherein the two ends of the respective molded body ( 7 ) are bent towards a stator slot. Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen mehrerer Spulen (4) mit jeweils zwei Spulenköpfen (5), wobei die Spulenköpfe (5) jeweils in einen Formkörper (7) eingesetzt sind, und wobei die jeweilige Spule (4) zwischen den beiden Formkörpern (7) frei liegt, und – Einziehen der Spulen (4) in Statornuten eines zylindrischen Statorkörpers (2), so dass die Formkörper (7) an den Stirnseiten des Statorkörpers (2) angeordnet werden.Method for producing a stator ( 1 ) for an electrical machine, comprising the following steps: - providing a plurality of coils ( 4 ) each with two coil heads ( 5 ), wherein the coil heads ( 5 ) each in a shaped body ( 7 ) are used, and wherein the respective coil ( 4 ) between the two shaped bodies ( 7 ), and - pulling in the coils ( 4 ) in stator slots of a cylindrical stator body ( 2 ), so that the shaped bodies ( 7 ) at the end faces of the stator body ( 2 ) to be ordered. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (4) vor dem Einziehen in die Statornuten direkt auf die Formkörper (7) gewickelt werden.Method according to claim 7, characterized in that the coils ( 4 ) before being drawn into the stator slots directly onto the moldings ( 7 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einziehen der Spulen (4) in die Statornuten an einem der Formkörper (7) gezogen wird.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that for retraction of the coils ( 4 ) in the stator grooves on one of the moldings ( 7 ) is pulled. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einziehen der Spulen (4) die Spulenköpfe (5), vorzugsweise durch Pressen oder Drücken, geformt werden.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that after retraction of the coils ( 4 ) the coil heads ( 5 ), preferably by pressing or pressing.
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